双驱动气动多向弯曲柔性执行器

本实用新型涉及一种果蔬采摘及服务型机器人的机械手末端执行器，是一种气控双驱多向弯曲柔性执行器。

背景技术：

随着经济的快速发展，果蔬采摘机器人及服务型机器人需求量急速增长，目前市场上果蔬采摘类及服务型机器人采用的机械手大多为刚性电机驱动，为增加机械手的柔性，在执行关节内端面添加柔性材料或者增加压力传感器，由于自身刚性特性，在工作过程中仍会对被抓取物体造成一些损伤。目前存在一些柔性的末端执行器，具有单方向弯曲变形、较高的柔性顺性及一定缓冲效果的特点，无法实现多方向弯曲。

技术实现要素：

本实用新型涉及一种果蔬采摘及服务型机器人的机械手末端执行器，是一种气控双驱多向弯曲柔性执行器，可针对不同的工作状况调整其弯曲角度、弯曲方向以及驱动力。

双驱动气动多向弯曲柔性执行器其特征在于由弹簧骨架固定螺栓、上密封件固定螺栓、端盖，弹簧骨架固定件、上密封件、径向限位片、弹簧骨架、胶囊、下密封件、基座、限位螺栓、快插接头和进气口组成，在端盖与基座之间有43个径向限位片，所述43个径向限位片同轴串联密排，在径向限位片内部有4个柱状空腔，用来安装弹簧骨架以及胶囊，弹簧骨架分为左右骨架，左骨架为左旋弹簧，右骨架为右旋弹簧，弹簧骨架两端采用螺纹方式与弹簧骨架固定件连接，一端弹簧骨架固定件与端盖之间通过弹簧骨架固定螺栓紧固连接，另一端采用同样的连接方式与基座紧固连接；胶囊上下两端分别和上密封件、下密封件连接，组合成密封胶囊，上密封件通过上密封固定螺栓与端盖紧固连接，下密封件通过限位螺栓与基座紧固连接，同时在下密封件设有进气口，进气口采用螺纹与快插接头密封连接。

所述执行器采用双驱动密封胶囊，具有多方向主动弯曲。

所述快插接头与外部气源连接，当通入一定量的压缩气体后，密封胶囊受压膨胀变形，由于径向限位片限制其径向变形，密封胶囊轴向伸长变形，推动径向限位片轴向移动，由于弹簧骨架限制径向限位片一侧轴向形变，执行器发生弯曲变形，当停止供气后执行器恢复到初始状态，执行器弯曲变形和驱动力的大小与通入的压缩气体压力有关；所述密封胶囊可通过分别供气实现多方向弯曲，当单独向左侧封闭胶囊供气时可以向右侧弯曲，当单独向右侧供气时可以实现向左侧弯曲，同时供气时正向弯曲，也可以通过两侧通入不同气压实现不同角度及不同方向的弯曲。

本实用新型的最大优点是执行器小巧灵活，可以通过分别控制通入到封闭胶囊内的气压实现多个方向的主动弯曲，具有3个方向自由度，所述执行器具有多方向弯曲大变形，通过控制通入的气压可进行动作控制，操控方式简单，便于控制，依靠自身较好的柔顺性，在接触形状及硬度各异物体时，提供较好的缓冲作用。

附图说明

图1本实用新型双驱动气动多向弯曲柔性执行器爆炸示意图；

图2本实用新型双驱动气动多向弯曲柔性执行器轴侧示意图；

图3本实用新型双驱动气动多向弯曲柔性执行器弹簧骨架示意图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实例对本发明作进一步地详细描述。

本实用新型由弹簧骨架固定螺栓1、上密封件固定螺栓2、端盖3，弹簧骨架固定件4、上密封件5、径向限位片6、弹簧骨架7、胶囊8、下密封件9、基座10、限位螺栓11、快插接头12和进气口13组成，在端盖3与基座10之间有43个径向限位片6，所述43个径向限位片6同轴心线性紧密排列，在径向限位片6内部有4个柱状空腔，用来安装弹簧骨架7(附图3弹簧骨架示意图)以及胶囊8，弹簧骨架7分为左右骨架，左骨架为左旋弹簧，右骨架为右旋弹簧，弹簧骨架7两端采用螺纹方式与弹簧骨架固定件4连接，一端弹簧骨架固定件4与端盖2之间通过弹簧骨架固定螺栓1紧固连接，另一端采用同样连接方式与基座10紧固连接；胶囊8上下两端分别和上密封件5、下密封件9连接，组合成密封胶囊，上密封件5通过上密封固定螺栓2与端盖3紧固连接，下密封件9通过限位螺栓11与基座10紧固连接，同时在下密封件9设有进气口13，进气口13采用螺纹与快插接头12密封连接，基座10可通过螺栓与机械手进行连接。

技术特征：

1.一种双驱动气动多向弯曲柔性执行器，包括弹簧骨架固定螺栓、上密封件固定螺栓、端盖、弹簧骨架固定件、上密封件、径向限位片、弹簧骨架、胶囊、下密封件、基座、限位螺栓、气管快接和进气口；在端盖与基座之间有43个同轴串联密排的径向限位片，在径向限位片内部有4个柱状空腔，用来安装弹簧骨架以及胶囊；其特征在于：弹簧骨架分为左右骨架，左骨架为左旋弹簧，右骨架为右旋弹簧；采用双密封胶囊驱动。

技术总结
本实用新型涉及一种双驱动气动多向弯曲柔性执行器，由弹簧骨架固定螺栓、上密封件固定螺栓、端盖，弹簧骨架固定件、上密封件、径向限位片、弹簧骨架、胶囊、下密封件、基座、限位螺栓、气管快接和进气口组成，在端盖与基座之间有43个同轴串联密排径向限位片，径向限位片内部有4个柱状空腔，用来安装弹簧骨架以及胶囊；其特征在于：弹簧骨架分为左右骨架，左骨架为左旋弹簧，右骨架为右旋弹簧；采用双密封胶囊驱动；本实用新型优点是执行器小巧灵活，通过分别控制通入到封闭胶囊内的气压实现多方向的主动弯曲变形，具有3个方向自由度。

技术研发人员：田德宝;耿德旭;刘晓敏;赵云伟
受保护的技术使用者：北华大学
技术研发日：2020.10.10
技术公布日：2021.08.20